吉林大学远程教育学院2013年电力系统继电保护练习题C答案

《电力系统继电保护》练习题C答案

一、名词解释

1．继电保护装置：就是指能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

2．电力系统不正常运行状态：所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约束条件不满足但又不是故障的电力系统工作状态。即可以理解为“电力系统与电力设备中的电流在设定的路径中流动，电力系统中某些电力设备的某些运行参数偏离规定范围。”

3．电流保护的接线方式：是指保护中电流继电器与电流互感器之间的连接方式。 4．距离保护：是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。

5．输电线路纵联保护：是用某种通信通道将输电线端或各端（对于多端线路）的保护装置纵向连接起来，将各端的电气量（电流、功率方向等）传送到对端，将各端的电气量进行比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围之外，从而决定是否切断被保护线路。理论上具有绝对的选择性。

6．完全电流差动：指的是将母线上的全部连接元件的电流按相均接入差动回路。决定母差动保护是否动作的电流量是动作电流和制动电流。 7．发电机逆功率：对于汽轮发电机，当主汽门误关闭或机炉保护动作关闭主汽门而出口断路器未跳闸时，发电机转为电动机运行，由输出有功功率变为从系统吸取有功功率，即称逆功率。

8．限时电流速断保护：由于有选择性的电流速断不能保护本线路的全长，可考虑增加一段新的保护，用来切除本线路上速断范围以外的故障，同时也能作为速断的后备，实际上就是它要能以较小的时限快速切除全线路范围以内的故障，所以称之为限时电流速断保护。

二、基础简答

1．电力系统运行状态的等式约束条件是什么？请写出等式。 答：

等式约束条件是由电能性质本身决定的。即系统发出的有功功率和无功功率应在任一时刻与系统的随机变化的负荷功率（包括传输损耗）相等

∑PGi - ∑PLj - ∑△ PS=0 ∑QGi - ∑QLj - ∑△QS=0

PGi 、QGi分别为i个发电机或其他电源设备发出的有功和无功功率 PLj 、QLj分别为j个负荷使用的有功和无功功率

△PS、△QS分别为电力系统中各种有功功率和无功功率损耗

2．电力系统对继电保护装置的基本要求有哪些？ 答：

（1）可靠性：包括安全性和信赖性,是对继电保护性能的最根本要求。安全性是要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生动作。信赖性是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不发生拒绝动作.

（2）选择性：指保护装置动作时,在可能最小的区间内将故障从电力系统中断开,最大限度地保证系统中无故障部分仍能继续安全动作.

（3）速动性：指尽可能快地切除故障,以减少设备及用户在大短路电流、低电压下运行的时间,降低设备的损坏程度,提高电力系统并列运行的稳定性.

（4）灵敏性：指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力.

3．发电机故障类型有哪些？ 答：

发电机的故障类型主要有：

（1）定子绕组相间短路；

（2）定子一相绕组内的匝间短路； （3）定子绕组单相接地；

（4）转子绕组一点接地或两点接地；

（5）转子励磁回路励磁电流异常下降或完全消失。

4．重合闸的不利影响有哪些？ 答：

（1）使电力系统又一次受到故障的冲击，并可能降低系统并列运行的稳定性；

（2）使断路器的工作条件变得更加严重，因为它要在很短时间内，连续两次切断短路电流。

三、画图说明题

1．变电站多分段母线的三主变四分段备用电源自投方式，并简要说明投入原理。

备用电源自投动作如下：

（1）母线Ⅰ失压、母线Ⅱ有压时备自投启动跳QF1,合QF4同时联跳QF22; （2）母线Ⅲ失压、母线Ⅱ有压时备自投启动跳QF3,合QF5同时联跳QF21; （3）母线Ⅱ1失压、母线I有压时，备自投启动跳QF21，合QF4； （4）母线Ⅱ2失压、母线Ⅲ有压时，备自投启动跳QF22，合QF5。

2．请画出短路点过渡电阻原理图，并简要说明过渡电阻对距离保护的影响。

答：短路点过渡电阻Rt总是使继电器的测量阻抗增大，使保护范围缩短。保护装置距短路点越近时，受过渡电阻的影响越大；同时保护装置的整定值越小，则相对地过渡电阻的影响也越大。

3．请画出微机继护程序自检程序框图

四、读图简述原理题

1．下图为限时电流速断保护动作时限选择原理图，请简单说明其原理。

在保护1电流速断范围以内的故障,将以t’1的时间被切除，此时保护2的限时速断虽然可能起动，但由于t’’2较t’1大一个⊿t,因而从时间上保证了选择性。当故障发生在保护2电流速断的范围以内时,则将以t’2的时间被切除，当故障发生在速断范围以外且又在线路A-B范围以内时,则将以t’’2的时间被切除.

2．下图为三相星形接线方式，请简述其工作原理。

答：

三相星形接线是将三个电流互感器和三个电流继电器分别按相连接在一起，互感器和继电器均接成星形，在中性线上流回电流，正常时此电流约为零，在发生接地短路时则为三倍零序电流。

三个继电器的启动跳闸回路是并联连接的，相当于“或”回路，其中任一输出均可动作于路闸或启动时间继电器等。因在每相上均装有电流继电器，故它可以反应各种相间短路和中性点直接接地系统中的单相接地短路。

3．下图为变压器的两种保护示意图，请说明c)和d)各是什么动作情况，并简述其工作原理。

c)重瓦斯动作：当变压器油箱内部发生严重故障时，如相间短路、铁心起火等，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕。大量的油气混合体在经过瓦斯继电器时，冲击挡板，使下油杯下降，如图c所示。这时下触点接通跳闸回路(通过中间继电器)，使断路器跳闸，同时发出音响和灯光信号，这称之为“重瓦斯动作”。

d)严重漏油：如果变压器油箱漏油，使得瓦斯继电器容器内的油也慢慢流尽，如图d所示。先是瓦斯继电器的上油杯下降，上触点接通，发生报警信号；接着其下油杯下杯下降，下触点接通，使断路器跳闸，同时发出跳闸信号。

4．下图为发电机的同相不同绕组匝间短路的横差动保护，请阐述发生短路时的电流情况。

在同相的两个绕组间发生匝间短路，当a1≠a2时,由于两个支路的电动势差，将分别产生两个环流I’d

和I’’d，此时继电器中的电流为Id，当a1-a2之差值很小时，也将出现保护死区。当a1=a2时,表示在电动势等位点上短接，此时无环流。

5．下图为三相一次重合闸原理接线框图，请简述断路器由保护动作或其他原因误动作而跳闸时的执行情况。KTM1为时间元件，KTC1为一次合闸脉冲元件、KCS为合闸继电器、XB1前加速切换片、XB2后加速切换片、HG2--允许重合闸信号灯、KAT--加速继电器。

此时QF1闭合,利用KK1在合闸位置而断路器已经跳闸的这种不对应的条件起动重合闸的时间元件KTM1,经重合闸的延时Tar后起动一次合闸脉冲元件KTC1,

KTC1动作后即发出0.3s的合闸脉冲,经过&1门起动合闸继电器KCS,进行一次重合闸. KTC2动作后输出高电平,其作用有三:

（1）给KTC1一个6s的保持信号,保证在6s时间内KTC1不再起动,故在重合于永久故障上时，保证重合闸不动作;

（2）经非门F后输出低电平，使电容器C经V2迅速放电,又一次防止了第二次重合的可能性; （3）提供了重合闸后加速继电保护动作的回路.

若线路上发生的是瞬时性故障，则重合闸成功,断路器合闸后，QF1断开重合闸的起动回路时间元件立即返回,同时C又开始经R充电.经15~25s充电时间后,C两端充满电,整个回路即自动复归原状,准备好再次动作.

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